本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种低温多效蒸馏海水淡化系统，用于提高海水浓缩率。本发明公开的低温多效蒸馏海水淡化系统包括：具有逆流序列和顺流序列的多个串联的蒸发组，与逆流序列中运行温度最低的蒸发组连通的冷凝器，与冷凝器连通的海水进料管路，与顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通的蒸汽进料管路；以及设置于组间海水管路上的组间水泵。在本发明中，将多个串联的蒸发组分为逆流序列和顺流序列，原料海水按照逆流序列的顺序逐级进入逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组蒸发浓缩，经蒸发浓缩后的浓海水按照顺流序列的顺序逐级进入顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组进一步蒸发浓缩，从而提高了海水浓缩率。